O que é tensão negativa?

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Apenas uma pergunta eletrônica geral: o que é tensão negativa, como -5 volts?

Pelo meu conhecimento básico, a energia é gerada por elétrons que vagam do lado negativo para o lado positivo da fonte de energia (assumindo a energia CC aqui). A voltagem é negativa quando os elétrons vagam de + a -?

Por que alguns dispositivos precisam disso, o que há de tão especial nisso?

Michael Stum
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É melhor pensar em eletrônica como um tipo de matemática aplicada e esquecer completamente os elétrons.
markrages
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Sim, não pense em elétrons. Os engenheiros usam corrente convencional ("apenas uma convenção"), pois a carga pode fluir nas duas direções ao mesmo tempo. amasci.com/amateur/elecdir.html E a energia não é "gerada" por elétrons. A energia é transportada em campos elétricos e magnéticos. amasci.com/elect/poynt/poynt.html
endolith
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xkcd.com/567
um CVn
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Os elétrons vagueiam ou os buracos que eles querem cair? Pode ser uma pergunta para o site Electrical Philosophy SE?

Respostas:

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Alguém pode ter palavras melhores para explicar isso do que eu, mas o importante é lembrar que a tensão é uma diferença potencial. Na maioria dos casos, a parte "diferença" é uma diferença entre algum potencial e o potencial do solo. Quando alguém diz -5v, está dizendo que você está abaixo do solo.

Você também precisa ter em mente que a tensão é relativa. Então, como mencionei antes, a maioria das pessoas se refere ao "solo"; mas o que é chão? Você pode dizer que o terra é terra, mas e o caso quando você tem um dispositivo alimentado por bateria que não tem contato com o solo? Nesta situação, temos que tratar algum ponto arbitrário como "base". Normalmente, o terminal negativo da bateria é o que consideramos nesta referência.

Agora considere o caso de você ter 2 baterias em série. Se ambos fossem 5 volts, você diria que teria 10 volts no total.

Mas a suposição de que você recebe 0 / + 10 é baseada no "terra" como sendo o terminal negativo da bateria que não está tocando a outra bateria e, em seguida, 10V como sendo o local do terminal positivo que não está tocando o outra bateria. Nesta situação, podemos tomar a decisão de que queremos que a conexão entre as duas baterias seja nossa referência "terra". Isso resultaria em + 5v em uma extremidade e -5v na outra extremidade.

Aqui está o que eu estava tentando explicar:

+10v   +++   +5v
       | |
       | | < Battery
       | |
+5v    ---   0v
       +++
       | |
       | | < Another Battery
       | |
0v     ---   -5v
Kellenjb
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Obrigado. Apenas imaginando: por que os dispositivos "escolheriam" exigir -5 volts em vez de +5 volts? Se eu tenho um dispositivo alimentado por uma fonte de alimentação "normal", por que o fabricante não precisa apenas de +5 volts? (Algumas telas de LC requerem voltagem negativa)
Michael Stum
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É específico para o dispositivo. Leia como o LCD funciona em nível técnico e aposto que isso será explicado.
davr 17/02/11
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@ Michael, o contraste da tela LCD fornece a referência para cada uma das células. Pode ser classificado para 3,3V ou 5V comuns para facilitar a integração, mas as células podem precisar de mais uma gota para lê-las (as moléculas precisam ser torcidas). Geralmente, os LCDs de 5V podem usar contraste de 0V, mesmo sem uma bomba de carga integrada (-ve).
tyblu
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@MichaelStum: Muitos controladores de LCD (especialmente aqueles modelados após o Hitachi 44780) requerem uma fonte de 3.3V-5V para operar a lógica e 3.3V-12V para alimentar o vidro. Em tais situações, geralmente é mais fácil ter um trilho em comum entre os dois suprimentos do que ter quatro trilhos independentes. A Hitachi achou mais conveniente que os dois suprimentos compartilhassem um trilho positivo do que negativo. Como a magnitude da tensão da unidade de LCD pode ser maior ou menor que a magnitude da tensão lógica ...
supercat
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... a tensão no pino de alimentação negativo do LCD pode estar acima ou abaixo da tensão no pino de alimentação lógica negativa. Observe que, do ponto de vista do projeto lógico, a alimentação lógica negativa é "aterrada", mas, do ponto de vista da nomenclatura da fiação, designar o trilho positivo como "terra" torna mais claro o fato de que os dois trilhos negativos são independentes e qualquer um deles pode ser maior ou menor que o outro.
supercat
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Imagine que você está medindo a altura de um carro. Você pode usar uma fita métrica e medir a distância do solo ao teto do carro. "O teto deste carro está a 1 metro acima do solo".

Você também pode ficar no teto do carro e balançar a mesma fita métrica no chão. "O chão está a 1 metro abaixo do teto deste carro".

A tensão funciona da mesma maneira. O sinal negativo é apenas uma convenção, da mesma maneira que o carro tem a mesma altura, independentemente de como você o mede. Inverta os fios do multímetro e o sinal negativo desaparecerá.

pingswept
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2
O chão também é apenas uma convenção. Você pode escolher qualquer ponto único em um circuito e rotulá-lo como terra, mas nós escolhemos pontos específicos fora da convenção.
endolith
@michaelStum, @pingswept, eu sempre gosto de lembrar às pessoas que existe energia potencial da altura, se você pratica física. (mgh) é energia potencial, se eu escolher a atmosfera como minha referência, todos de repente teremos energia potencial negativa.
Kortuk
Bons pontos, vocês dois.
pingswept
A energia potencial gravitacional é referenciada negativa, definindo-a como zero no infinito. A energia potencial elétrica é negativa entre duas cargas do sinal oposto e positiva entre as cargas do mesmo sinal. Digamos que haja uma queda de potencial elétrico de 5V para 3V. Uma carga de teste positiva q adicionaria -2q à sua energia potencial (tornando-se menos positiva), enquanto uma carga de teste negativa -q aceleraria na outra direção (+ 2V, de 3V a 5V), mas também adicionaria -2q ao seu potencial energia (se tornando mais negativa). Nos dois casos, a energia potencial diminui.
Eryk Sun
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@eryksun: Embora seja verdade que a energia potencial é medida tomando zero no infinito, se pensarmos em altura (um conceito mais familiar e o original acima), poderíamos reconhecer que, embora se possa definir altitude absoluta (distância a o centro de massa da Terra), na maioria dos contextos é mais útil definir a elevação em relação a algo um pouco mais próximo (por exemplo, a altura "natural" do terreno). Se, por exemplo, uma casa é construída em uma área plana, pode-se descrever o piso do porão como tendo uma elevação de -2 metros em relação ao terreno circundante.
supercat
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Oh por que não ..

Dizer que você tem uma tensão de + 5V no ponto A significa que o ponto A é 5 volts mais positivo que o terra escolhido.

Dizer que você tem uma tensão de -5V no ponto B significa que 'terra' é 5 volts mais positivo que o ponto B.

O sinal apenas informa a polaridade da tensão em relação ao nó terra.

JustJeff
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Tensão é uma diferença de potencial. Se eu conectar o terminal A de um dispositivo ao potencial de 30 volts e o terminal B a um potencial de 20 volts. O potencial de A a B é de 10 volts, mas o potencial de B a A é de - 10 volts.

Pense nisso como um edifício alto. Para ir do andar 30 ao 20, você desce 10 andares.

Jim C
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A primeira parte desta pergunta já foi respondida muito bem.

Quanto à segunda parte, você poderiaPegue o terminal de alimentação mais baixo da fonte de alimentação e chame esse valor de 0V; todas as outras voltagens seriam positivas. No entanto, isso seria muito inconveniente para muitos circuitos. Por exemplo, fontes de alimentação comuns para um circuito de amplificador operacional são + 12V e -12V. Você poderia rotular novamente a saída de -12V como "terra", então o terra antigo seria + 12V e o + 12V antigo seria + 24V. Além disso, todos os seus sinais seriam referenciados a + 12V e você teria que levar isso em consideração sempre que medir as coisas. Além disso, grande parte da energia é usada entre a saída mais alta e a média (na verdade, a carga na saída superior veio originalmente da saída média e deseja voltar para lá), a mesma com a saída mais baixa. Em suma, é mais fácil rotular a saída média de 0V (terra) e trabalhar com tensões positivas e negativas.

Tudo isso está ignorando os problemas de aterramento. Na vida real, muitas vezes a saída de terra do suprimento é literalmente aterrada, e pensar em toda a Terra em + 12V seria estranho.

Austin
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Alguns amplificadores operacionais, por exemplo, o veterano 741, exigem sua alimentação como duas voltagens, uma positiva e outra negativa em relação ao nível de terra ou zero da entrada e saída do sinal. Nesse contexto, é natural falar das fontes sendo + 15v e -15v (esses são os valores comumente citados para o 741)

Uma tensão alternada, como a fonte de alimentação CA, oscila positiva e negativa em relação à linha neutra, que está muito próxima do potencial de terra, de modo que "neutro" é considerado como tensão zero.

Harry Weston
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A tensão entre dois pontos físicos e é definida comoBAB

VAB=ABE.d,

onde é o campo elétrico no caminho da integração.E

A BVAB se torna negativo ou positivo (ou apenas zero) de acordo com essa integração. Por exemplo, se você trocar os pontos e , o sinal muda.AB

hkBattousai
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Se, por exemplo, sua fonte de alimentação mostra terra, 5v, -5v, seu terminal de terra é positivo para -5v, você obtém 5v da terra dessa maneira. Se você usar os terminais 5v e -5v, estará usando o -5v como terra e receberá 10v do terminal 5v. Digamos que houvesse também um terminal 3v, você obteria 8v do terminal 3v usando o - 5v como terra. Pergunta simples, resposta simples às pessoas. Eu provavelmente sei menos sobre isso do que todos os outros que comentaram aqui.

Darryl Kinslow
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Bem, só para colocar meus dois centavos, digamos que você tenha um dispositivo não aterrado. Com +10 volts, você espera que a corrente chegue da bateria, através do widget e depois ... onde? São apenas 10 volts, portanto, não é possível fazer arco através do ar para o solo, mas ele pode passar pelo estojo até a mão do usuário, ou a carga pode simplesmente permanecer no extremo oposto do widget. Então agora você tem +10 volts de um lado e +8 volts ou algo do outro, em relação ao solo. A peruca vê apenas uma diferença de 2 volts.

Com aa + 5V e -5V, a corrente é inserida no widget e puxada para fora do widget.


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Gosto da sua abordagem, mas se você conectar apenas um lado de um circuito a 10V e deixar o outro flutuante (terra relativa), verá que todo o dispositivo deve medir 10V, pois você acabou de carregá-lo para 10V, se apenas foi para 8V no lado da tarifa, você tem uma queda de 2V e a corrente está fluindo. Isso só aconteceria se o seu dispositivo de medição estivesse carregando.
Kortuk
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A energia não é gerada pelos elétrons vagando. De fato, um elétron pode vagar por todo o lugar sem nenhuma voltagem aplicada. Energia não pode ser criada ou destruída. Vem de algum lugar, e vai para algum lugar. Por exemplo, quando você gira a manivela de um gerador, na verdade não está gerando energia; você está apenas transferindo a energia que as plantas absorveram do sol antes de comê-las e digeri-las. Você deve comercializar um gerador como "alimentado por fusão termonuclear".

richard1941
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A pergunta é "O que é tensão negativa?" Esta resposta não aborda a questão.
Transistor